Вьетнам принадлежит к числу стран, в которых рост сельскохозяйственного производства и современной промышленности позволяют решать проблему успешного социально-экономического развития и активно участвовать в международной системе разделения труда и торговли в конце XX и начале XXI столетия.
Географическое положение СРВ таково, что колебания режима увлажнения и стихийные бедствия, связанные с выходом тропических ураганов в отдельные годы могут существенно влиять на социально-экономическое положение страны.
Одной из актуальных задач гидрометеорологического обслуживания нашей страны является создание методов сезонного и климатического (на год и несколько лет) прогноза погоды. Использование достаточно эффективных методов долгосрочного и климатического прогноза режима увлажнения и повторяемости выхода тропических ураганов в основных регионах Вьетнама может внести существенный вклад в развитии экономики и обеспечение безопасности населения.
В диссертационной работе Хоанг Дык Кыонга [1] был осуществлен поиск потенциальных предикторов долгосрочного и климатического прогноза осадков на территории Вьетнама. Им было показано, что повторяемость градаций осадков и температуры воздуха на опорных станциях Ханой, Дананг, Хошимин статистически значимо различается в годы Эль-Нино и JIa-Нино, зависит от состояния Сибирского зимнего антициклона от западной и восточной фаз стратосферных переносов и впервые поставлен вопрос об использовании в качестве предикторов скорости вращения Земли.
Целью нашей работы являлось исследование возможного использования в качестве потенциальных предикторов макропогоды и климата Вьетнама характеристик термического состояния водной поверхности Индийского и Тихого океанов. В общем плане реальность воздействия этого фактора никаких сомнений не вызывает, режим увлажнения несомненно зависит от характера движения и влагосодержания воздушных масс приносимых на территорию Вьетнама.
Необходимо конкретизировать рассматриваемые зависимости, выявить потенциальные предикторы для каждого сезона и каждого региона страны.
Поскольку в диссертации Кыонга [1] предиктант был представлен градациями 4 температуры воздуха и месячных сумм осадков лишь до 1997 года и с пропусками, нами были получены уточненные каталоги градаций до 2000 года с некоторым заполнением пропусков.
В качестве исходных материалов по термике океана были использованы многолетние месячные значения температуры воды и воздуха, заданные в узлах регулярной сетки меридианов и параллелей (5°<р х 10°Л) с 1903 по 1994 годы. Месячные значения температуры воздуха и месячные суммы осадков на этих станциях призваны харакгеризировать макропогоду северных, центральных и южных районов Вьетнама.
В диссертационной работе 4 основных разделов, заключение, список литературы и приложение.
В первом разделе рассмотрены сезонные преобразования муссонной циркуляции в бассейне Индийского океана, физико-географические и климатические условия трех основных районов Вьетнама, а также характер изменения температуры воздуха и атмосферных осадков на опорных станциях.
Материалы второго раздела посвящены оценкам средних по широтным зонам значений температуры водной поверхности с 1903 по 1994 годы, компрессии полей tw с помощью эмпирических ортогональных функций, оценки сумм положительных разностей температуры воды и воздуха и дипольного индекса Сервейна.
Полученные характеристики термики океана сопоставлены с градациями месячных сумм осадков на опорных станциях Вьетнама. Ряд статистически значимых коэффициентов корреляции приводится в разделе третьем. Выявленные таким образом потенциальные предикторы режима увлажнения могут использоваться в качестве дополнительных прогностических указаний.
В четвертом разделе наряду с общими представлениями о связи вариаций скорости суточного вращения Земли с зональными воздушными переносами приводятся результаты анализа многолетних изменений термики океана в XX веке.
В заключение диссертации сформулированы основные положения многолетние каталоги характеристик термик поверхностных вод океана и их сопоставление с другими данными лишь частично представленными в основных разделах и также частично — в Приложении. Общий объем диссертации 185 станиц, в том числе 20 рисунков и 26 таблиц. В Приложении представлены 12 рисунка.
Основные результаты и выводы, полученные в работе: 1. Путем ранжирования и выделения 5 равновероятных градаций месячных значений температуры воздуха и месячных сумм атмосферных осадков на 7 станциях Вьетнама получены многолетние каталоги предиктанта.
2. Определены средние по широтным зонам Индийского и Тихого океанов значения температуры водной поверхности для каждого месяца многолетнего ряда 1903 — 1994 годов. Их ранжирование и выделение равновероятных градации позволило получить каталоги потенциальных предикторов и провести анализ климатических изменений термики вод океана.
3. Другой тип потенциального предиктора представлен суммами положительных разностей температуры воды и воздуха E (tw-ta)>0, количественно характеризующих процессы теплообмена и испарения.
4. В качестве третьего типа потенциального предиктора выбраны дипольные индексы, предложенные Сервейном. Это разность средних значений tw в северной и южной зонах тропического океана.
5. Каталоги трех различных типов предиктора использованы для выявления климатических изменений термики рассматриваемых регионов океана в XX веке. Эти изменения надежно характеризуются соотношением повторяемости градации Аа и Bb (Аа: значительно выше нормы и выше нормы, Bb: значительно ниже нормы и ниже нормы) по 5 отрезкам временного ряда 1903 — 1994 годов.
6. Поля температуры воды tw в каждом из районов разложены по эмпирическом ортогональным функциям, что позволило выявить очаги максимальной изменчивости в каждом календарном месяце.
7. Характеристики предиктанта и потенциальных предикторов сопоставлены путем расчета коэффициентов корреляции. Получены связи, которые могут быть использованы при прогнозе осадков на территории Вьетнама. Об эффективности предиктора можно судить по числу статистически значимых корреляционных связей при 5%, 1% и 0.1% уровня значимости.
8. Трендовое потепление водных масс тропической зоны всех трех океанов соответствует представлениям В. Старра о сохранении углового момента количества движения планеты и атмосферы. Преобладание в XX веке режима замедленного суточного вращения Земли является фактором потепления вод из-за ослабления пассатного переноса.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
Совершенствование методов долгосрочного метеорологического прогноза является актуальной задачей для всех стран и для большинства регионов. Для стран тропической и субтропической зон особое значение имеет разработка эффективных методов прогноза для месяцев сезона дождей. Определенные шаги в этом направлении были сделаны в ходе выполнения диссертационной работы Хоанг Дык Кыонга [1]. В качестве предиктантов выбраны месячные суммы атмосферных осадков на опорных станциях Вьетнама, выбор опорных станций учитывал региональные особенности режима увлажнения страны. Сопоставление повторяемости градаций предиктанта и ряд потенциальных предикторов, призванных отражать возможное воздействие космических, геофизических и макросиноптических факторов позволило выявить ряд прогностических зависимостей.
В нашей работе каталоги градаций предиктанта были дополнены за счет данных об осадках и температуре воздуха на 3 опорных станциях за 1995 — 2000 гг. и отдельные раньше пропущенные годы, а также на 4 других станциях Вьетнама (таблицы 1.1 — 1.9, рисунки 1.1 — 1.5 и рисунки 1, 2 Приложения А). Актуальным направлением поиска потенциальных предикторов, согласно современным научным представлением, являются характеристики теплового и динамического взаимодействия атмосферы и океана.
Наша диссертационная работа посвящена анализу многолетних изменений температуры водной поверхности за 1903 — 1994 годы в различных широтных зонах Индийского океана. Основной задачей работы являлось выявление потенциальных предикторов режима увлажнения Вьетнама в характеристиках теплового состояния Индийского океана. В качестве исходных материалов использовались поля температуры воды и воздуха, заданные значениями tw и ta в узлах регулярной сетки меридианов и параллелей (5° ф х 10° X) за 1903 — 1994 годы. Данные о температуре воздуха использовались только по северному полушарию.
Во введении обосновывается выбор темы, рассматривается вопрос об актуальности проблема выявления потенциальных предикторов для прогноза режима увлажнения Вьетнама.
В первой главе дает краткий обзор работ, посвященных климатические изменения термики Индийского океана и муссонной циркуляции. В этой главе мы также рассматривали климатические изменения режима увлажнения и температурного режима Вьетнама в XX веке.
Во второй главе мы рассматривали изменения температуры поверхности воды tw тропических зонах Индийского океана, тропической зоны северо-западной части Тихого океана и Южно-Китайского моря в XX веке. В каждой широтной зоне для каждого календарного месяца получены градации средних значений tw и рассмотрены их многолетние изменения. Поля tw в каждой зоне разложились на эмпирические ортогональные функции (ЭОФ), что позволяет определить районы наибольшей изменчивости. Результат анализа показал, что в двух последних двадцатилетних периодах, температура тропических зон океанов заметно выросла по сравнению с первыми двумя двадцатилетними периодами.
Акватория Индийского океана разделена на 3 широтные зоны: 0 — 30° с.ш., 0 — 30° ю.ш., 30 — 60° ю.ш. Кроме того, рассматривались характеристики термики Южно-Китайского моря и северо-западного сектора тропической зоны Тихого океана (0 — 30° с.ш., 110 — 180° в.д.). Анализ средних месячных значений tw в каждом из указанных регионов позволили выявить трендовые изменения термики вод Индийского океана. От одного двадцатилетия к другому в течении XX века температура воды возрастала (рисунки 2.2 — 2.4, таблицы 4.2). Аналогичное трендовое повышение температуры воды происходило так же в Атлантике и в Пацифике.
В этой же главе также рассматривалось изменение дипольного индекса (разности температуры северной и южной тропической зон) в Индийском и Тихом океанах. Результат анализа показал, что в Индийском океане есть своя особенность по сравнению с другими океанами (Тихим и Атлантическим). Это многомесячные максимумы (рисунок 2.11).
В последней части второй главы мы рассматривали изменение сумм положительной разности температуры воздуха и воды (?(tw-ta)>0) как одну из важных характеристик процесса теплои влагопередачи в атмосферу.
Полученные в ходе выполнения нашей работы средние по широтным зонам значения температуры водной поверхности tw, суммы положительных значений ?(tw-ta)>0 и дипольный индекс, характеризующий разность tw в северной и южной зонах тропического океана были использованы в качестве потенциальных предикторов месячные суммы осадков на опорных станциях Вьетнама.
В третьей главе мы рассматриваем зависимости режима увлажнения Вьетнама и трех выше исследуемых потенциальных предикторов. Результат корреляции показал, что из трех потенциальных предикторов, больше всего влияет на режим осадков во Вьетнаме сумма положительной разности температур воздуха и воды (E (tw-ta)>0), корреляция которой на отдельной станции и в отдельном месяце достигает до 70%. К сожалению, это влияние не постоянное (в отдельных месяцах почти не влияет). Самый менее влияет на режим осадки Вьетнама температура воды (максимум корреляция до 30%).
Месячные значения температуры воды в северной зоне Индийского океана, в северо-западном секторе тропической зоны Тихого океана и в Южно-Китайском море и месячные суммы осадков на станциях Ханой, Дананг, Хошимин сопоставлены путем расчета коэффициентов корреляции. При сравнительно продолжительных рядах сопоставляемых характеристик уровню значимости 5% соответствуют модули коэффициентов корреляции 0.21−0.23, уровню значимости 1% - 0.27−0.30, уровню значимости 0.1% - 0.34−0.38.
В первом приближении об эффективности предиктора можно судить по числу статистически значимых коэффициентов корреляции с предиктантом. Рассмотрим таблицы 3.1 — 3.3, в которых приведены указанные данные.
Температура воды tw является наименее эффективным предиктором для месячных сумм осадков на станции Ханой (7 значимых связей, пять из них для Южно-Китайского моря). В основном связи относится к осеннему периоду (августдекабрь), наиболее значимые связи для октября (0.1% уровень значимости).
13 значимых корреляций дает предиктор суммы положительных значений S (tw-ta)>0. Наиболее существенные связи для апреля.
Значения дипольного индекса в Индийском и Тихом океанах дали 12 связей,.
7 из них представляют Пацифику. Для трех месяцев связи имеют более высокий уровень значимости (0.1%).
Потенциальные предикторы для месячных сумм осадков на станции Дананг также обнаруживаются, главным образом в суммах X (tw-ta)>0: 14 связей, 8 из них при уровне значимости 0.1%. Дипольный индекс дает 10 связей, tw — только три.
Для станции Хошимин, призванной характеризировать режим увлажнения южных районов страны, большинство значимых связей дает сумма 2(tw-ta)>0. Двадцать два значимых коэффициента корреляции, 9 из них при уровне 0.1%. Дипольный индекс дал 5 связей и температура воды tw — 6 значимых связей.
Аналогичные корреляционные связи получены и для осадков на других станциях Вьетнама.
На станции Лангшон температура воды дала 8 значимых связей, дипольный индекс и сумма E (tw-ta)>0 дали по 15 связей. На станции Фульен температура воды дала 7 значимых связей, дипольный индекс 14 и сумма S (tw-ta)>0 — 15 связей. На станции Винь и Лайчау количества значимых связей температуры воды и дипольного индекса почти также как на станции Лангшон и Фульен (Винь: tw.
8 связей, дипольный индекс — 11 связьЛайчау: tw — 5 связей, дипольный индекс -12 связи), однако количества значимых связей суммы положительных разностей 2(tw-ta)>0 резко увеличиваются (Винь — 24 связи, Лайчау — 22 связи).
Таким образом, для всех районов Вьетнама характеристики режима увлажнения (месячные суммы осадков) теснее всего связаны с процессами теплообмена и испарения в северных зонах тропического океана и южноКитайском море.
Существенное значение имеют и связи с дипольным индексом Индийского и Тихого океана, который косвенно отражает соотношение термики вод южной и северной частей тропической зоны.
Меньше значимых связей с режимом увлажнения дали средние по зонам характеристики температуры воды tw. Но отказ от этого вида предикторов вряд ли оправдан. Возможно на основе анализа полей векторов Хь Хг, Х3 разложений tw по ЭОФ продолжить поиск предикторов в очагах максимальной изменчивости.
Полученные зависимости могут быть использованы в качестве дополнительных прогностических указаний при долгосрочном прогнозе осадков на всем районе Вьетнама. При этом каждый из трех видов предикторов не является статистически независимым.
В большинстве месяцев корреляция между значениями tw в отдельных регионах выражена достаточно четко во всех месяцах. Аналогично заключение о связи сумм S (tw-ta)>0 и дипольного индекса в рассматриваемых регионах.
При построении статистических схем долгосрочного прогноза эта взаимозависимость и скоррелированность создает определенные трудности. Но с другой стороны можно говорить о крупномасштабном процессе, охватывающем всю акваторию тропических районов Тихого и Индийского океана. Понятно, что исследование этого объекта перспективно, но является важной самостоятельной проблемой.
В последней главе приведены результаты анализа многолетних изменений характеристик теплового состояния Индийского и северо-западного сектора Тихого океана. Градации средних значений температуры воды tw, дипольного индекса Atw ~ tWN-tws и сумм положительных разностей ?(tw-ta)>0 для каждого календарного месяца подсчитаны по пяти отрезкам исходного временного ряда: 1903;1915, 19 161 935, 1936;1955, 1956;1975 и 1976;1995 годы. Сопоставлена повторяемость градации повышенных (Аа) и пониженных (ВЬ) значений указанных характеристик термики поверхностных вод океана.
Оказалось, что в Индийском океане потеплении вод в последние двадцатилетии периоды сопровождалось и усилением теплопередачи и испарения (ростом градации Аа сумм ?(tw-ta)>0). В рассматриваемом секторе Тихого океана в последним двадцатилетии произошло уменьшение теплои влагопередачи.
В этой же главе рассматривали вопрос о характере динамического взаимодействия планеты Земля и ее атмосферы. Основные теоретические положения этого взаимодействия были разработаны В. Старром [59]. Сумма углового момента количества движения Земли и ее атмосферы без воздействия момента внешних сил не может измениться. Поэтому наблюдаемые отклонения скорости суточного вращения планеты — они фиксируются службой временидолжны компенсироваться соответствующими изменениями зональных переносов в системе общей циркуляции атмосферы.
Замедленному вращению Земли соответствует режим ослабления пассатов и усиления заданного переноса в зонах умеренных широт северного и южного полушарий. Такое состояние процессов взаимодействия планеты и атмосферы преобладало в XX веке, что способствовало ослаблению пассатов и формированию тренда потепления вод тропической зоны всех трех океанов.
В умеренной зоне Северного полушария усиление западного переноса в месяцы холодного времени года сопровождалось преобладанием тепловых зим на континентах и усилением адвекции холодного воздуха на акваторию Северной Атлантики и Северной Пацифики.
В тропической зоне Индийского океана тренд потепления вод в XX веке проявился к северу и югу от экватора. В 1903 — 1915 годы в северной зоне соотношение теплых (Аа) и холодных (ВЬ) месяцев 18:114, в 1976 — 1994 годы оно противоположное 157:34.
В южной зоне соотношение теплых и холодных месяцев в начале века 1903 — 1915 равно 24:106, а в заключительном периоде 182:12.
Рассматриваемая тенденция потепления имела место и в других регионах, на северо-западе тропической Пацифики и в Южно-Китайском море.
В северной части тропической зоны Индийского океана соотношение градаций сумм Z (tw-ta)>0 Аа. ВЬ = 16:109 в 1903 — 1915 гг. и 140:55 в 1976 — 1994 годы. Рост содержания водяного пара и облачности, по-видимому, является более существенным фактором глобального потепления XX века, чем антропогенное увеличение содержания СОг.
